zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

BÀI GIẢNG ĐO LƯỜNG ĐIỆN

Chia sẻ: Van Loc | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:75

Báo xấu

588
lượt xem 289
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Môn học kỹ thuật đo lường trń h bày các kiến thức về kỹ thuật đo dùng trong ngành điện hiện nay. Giới thiệu những phép đo cơ bản để ứng dụng cho các ngành sản xuất công nghiệp. Kỹ thuật Đo lường Điện là môn học nghiên cứu các phương pháp đo các đại lượng vật lư: đại lượng điện: điện áp, dṇ g điện, công suất,… và đại lượng không điện: nhiệt độ, độ ẩm, vận tốc… Bài giảng Kỹ thuật Đo lường Điện được biên soạn dựa trên các giáo trń h và tài liệu tham khảo mới nhất hiện nay, được dùng làm...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: BÀI GIẢNG ĐO LƯỜNG ĐIỆN

TRƯỜNG TCN DTNT AG MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................................2 PHẦN I: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐO LƯỜNG ĐIỆN ......................................................................3 1.1 KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG ĐIỆN................................................................................3 1.1.1. Khái niệm về đo lường. .............................................................................................3 1.1.2. Khái niệm về đo lường điện......................................................................................3 1.1.3. Các phương pháp đo. ..................................................................................................3 1.2. CÁC SAI SỐ VÀ TÍNH SAI SỐ. .....................................................................................6 1.2.1. Khái niệm về sai số. ...................................................................................................6 1.2.2. Các loại sai số...............................................................................................................7 1.2.3. Phương pháp tính sai số...............................................................................................9 1.2.4. Các phương pháp hạn chế sai số.............................................................................10 PHẦN II. CÁC LOẠI CƠ CẤU ĐO THÔNG DỤNG .............................................................11 2.1. KHÁI NIỆM VỀ CƠ CẤU ĐO. .....................................................................................11 2.2. CÁC LOẠI CƠ CẤU ĐO. ...............................................................................................12 2.2.1. Cơ cấu đo từ điện.. ...................................................................................................12 2.2.2. Cơ cấu đo điện từ. ....................................................................................................15 2.2.3. Cơ cấu đo điện động. ...............................................................................................16 2.2.4. Cơ cấu đo cảm ứng...................................................................................................17 PHẦN III. ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN ..............................................................19 3.1. ĐO ĐẠI LƯỢNG U, I. ....................................................................................................19 3.1.1. Đo dng điện. ..............................................................................................................19 ̣ 3.1.2. Đo điện áp. .................................................................................................................25 3.2. ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG R, L, C. ....................................................................................33 3.2.1. Đo điện trở..................................................................................................................33 3.2.2. Đo điện cảm...............................................................................................................40 3.2.3. Đo điện dung .............................................................................................................42 3.3.1. Đo tần số. ...................................................................................................................42 3.3.2. Đo công suất và điện năng (năng lượng). ..............................................................44 PHẦN IV. SỬ DỤNG CÁC LOẠI MÁY ĐO THÔNG DỤNG ..............................................52 4.1. SỬ DỤNG VOM, MΩ. ....................................................................................................52 4.1.1. Sử dụng VOM. ..........................................................................................................52 4.1.2. Sử dụng MΩ. ............................................................................................................54 4.2. SỬ DỤNG AMPE KM, OSC. .........................................................................................55 ̀ 4.2.1. Sử DụNG AMPE KM. ........................................................................................................55 ̀ 4.2.2. Sử dụng Dao động kư (Oscilloscope)......................................................................58 4.3. SỬ DỤNG MÁY BIẾN ÁP ĐO LƯỜNG. ...................................................................68 4.3.1. Máy biến điện áp. .....................................................................................................68 4.3.2. Máy biến dng điện. ...................................................................................................70 ̣ PHẦNV. TÀI LIỆU CẦN THAM KHẢO..................................................................................73 Modull: Đo lường điện http://www.ebook.edu.vn 1
TRƯỜNG TCN DTNT AG Lời nói đầu Môn học kỹ thuật đo lường trnh bày các kiến thức về kỹ thuật đo dùng trong ́ ngành điện hiện nay. Giới thiệu những phép đo cơ bản để ứng dụng cho các ngành sản xuất công nghiệp. Kỹ thuật Đo lường Điện là môn học nghiên cứu các ph ương pháp đo các đ ại lượng vật lư: đại lượng điện: điện áp, dng điện, công suất,… và đ ại lượng không ̣ điện: nhiệt độ, độ ẩm, vận tốc… Bài giảng Kỹ thuật Đo lường Điện được biên soạn dựa trên các giáo trnh và tài ́ liệu tham khảo mới nhất hiện nay, được dùng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên các ngành: Điện công nghiệp, Điện dân dụng, Kỹ thuật Viễn thông, K ỹ thuật Thông tin, Tự động hoá, Trang thiết bị điện, Tín hiệu Giao thông. Cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản và chuyên sâu về kỹ thuật đo lường trong ngành điện. Trnh bày các dụng c ụ đo, nguyên l ư đo và ph ương pháp đo các ́ thông số. Trên cơ sở đó, người học biết cách sử dụng dụng cụ đo và xử lư kết quả đo trong công việc sau này. Trong quá trnh biên soạn, đă được các đồng nghiệp đóng góp nhiều ư kiến, ́ mặc dù cố gắng sửa chữa, bổ sung cho cuốn sách được hoàn ch ỉnh h ơn, song ch ắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, hạn chế. Mong nhận được các ư kiến đóng góp của bạn đọc. Modull: Đo lường điện http://www.ebook.edu.vn 2
TRƯỜNG TCN DTNT AG Phần I: ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐO LƯỜNG ĐIỆN Trong quá trnh nghiên cứu khoa học nói chung và cụ thể là từ việc nghiên cứu, ́ thiết kế, chế tạo, thử nghiệm cho đến khi vận hành, sữa chữa các thi ết bị, các quá trnh ́ công nghệ… đều yêu cầu phải biết rơ các thông số của đối tượng để có các quyết định phù hợp. Sự đánh giá các thông số quan tâm của các đối tượng nghiên cứu được thực hiện bằng cách đo các đại lượng vật lư đặc trưng cho các thông số đó. 1.1 KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG ĐIỆN. 1.1.1. Khái niệm về đo lường. Đo lường là một quá trnh đánh giá định lượng đại lượng cần đo để có kết quả ́ bằng số so với đơn vị đo. Kết quả đo lường (Ax) là giá trị bằng số, đ ược đ ịnh nghĩa bằng tỉ số giữa đại lượng cần đo (X) và đơn vị đo (Xo): X Kết quả đo được biểu diễn dưới dạng: A = và ta có X = A.X0 X0 Trong đó: X - đại lượng đo X0 - đơn vị đo A - con số kết quả đo. Từ (1.1) có phương trnh cơ bản của phép đo: X = Ax . Xo , chỉ rơ sự so sánh X so ́ với Xo, như vậy muốn đo được th́ đại lượng c ần đo X ph ải có tính ch ất là các giá trị của nó có thể so sánh được, khi muốn đo một đại lượng không có tính chất so sánh được thường phải chuyển đổi chúng thành đại lượng có thể so sánh được. 1.1.2. Khái niệm về đo lường điện. Đại lượng nào so sánh được với mẫu hay chuẩn th́ mới đo được. Nếu các đại lượng không so sánh được th́ phải chuyển đổi về đại lượng so sánh được với mẫu hay chuẩn rồi đo. Đo lường điện là một quá trnh đánh giá định lượng đại lượng điện cần đo ́ để có kết quả bằng số so với đơn vị đo. 1.1.3. Các phương pháp đo. Phương pháp đo là việc phối hợp các thao tác cơ bản trong quá trnh đo, bao ́ gồm các thao tác: xác định mẫu và thành lập mẫu, so sánh, biến đổi, thể hiện k ết quả hay chỉ thị. Các phương pháp đo khác nhau phụ thuộc vào các phương pháp nhận thông tin đo và nhiều yếu tố khác như đại lượng đo lớn hay nhỏ, điều kiện đo, sai số, yêu cầu… Tùy thuộc vào đối tượng đo, điều kiện đo và độ chính xác yêu cầu của phép đo mà người quan sát phải biết chọn các phương pháp đo khác nhau để thực hiện tốt quá Modull: Đo lường điện http://www.ebook.edu.vn 3
TRƯỜNG TCN DTNT AG trnh đo lường. Có thể có nhiều phương pháp đo khác nhau nhưng trong thực tế thường ́ phân thành 2 loại phương pháp đo chính là phương pháp đo biến đổi thẳng và phương pháp đo kiểu so sánh. 1.1.3.1. Phương pháp đo biến đổi thẳng - Định nghĩa: là phương pháp đo có sơ đồ c ấu trúc theo kiểu biến đổi th ẳng, nghĩa là không có khâu phản hồi. - Quá trnh thực hiện: ́ * Đại lượng cần đo X qua các khâu biến đổi để biến đổi thành con số N X, đồng thời đơn vị của đại lượng đo XO cũng được biến đổi thành con số NO. * Tiến hành quá trnh so sánh gi ữa đại l ượng đo và đơn v ị (th ực hi ện phép chia ́ NX/NO), * Thu được kết quả đo: AX = X/XO = NX/NO . Hnh 1.2. Lưu đồ phương pháp đo biến đổi thẳng. ́ Quá trnh này được gọi là quá trnh biến đổi thẳng, thiết bị đo th ực hiện quá trnh ́ ́ ́ này gọi là thiết bị đo biến đổi thẳng. Tín hiệu đo X và tín hiệu đơn vị X O sau khi qua khâu biến đổi (có thể là một hay nhiều khâu nối tiếp) có thể được qua bộ biến đổi tương tự - số A/D để có NX và NO , qua khâu so sánh có NX/NO. Dụng cụ đo biến đổi thẳng thường có sai số tương đối lớn v́ tín hiệu qua các khâu biến đổi sẽ có sai số bằng tổng sai số c ủa các khâu, v ́ vậy d ụng c ụ đo lo ại này thường được sử dụng khi độ chính xác yêu cầu của phép đo không cao lắm. 1.1.3.2.Phương pháp đo kiểu so sánh: - Định nghĩa: là phương pháp đo có sơ đồ cấu trúc theo kiểu mạch vng, nghĩa là ̣ có khâu phản hồi. - Quá trnh thực hiện: ́ + Đại lượng đo X và đại lượng mẫu XO được biến đổi thành một đại lượng vật lư nào đó thuận tiện cho việc so sánh. + Quá trnh so sánh X và tín hiệu XK (t ỉ l ệ v ới XO) diễn ra trong su ốt quá ́ trnhđo, khi hai đại lượng bằng nhau đọc kết quả XK sẽ có được kết quả đo. ́ Modull: Đo lường điện http://www.ebook.edu.vn 4
TRƯỜNG TCN DTNT AG Quá trnh đo như vậy gọi là quá trnh đo kiểu so sánh. Thiết bị đo thực hiện quá trnh ́ ́ ́ này gọi là thiết bị đo kiểu so sánh (hay cn gọi là kiểu bù). ̣ Hnh 1.3. Lưu đồ phương pháp đo kiểu so sánh. ́ + Các phương pháp so sánh: bộ so sánh SS thực hiện việc so sánh đ ại l ượng đo X và đại lượng tỉ lệ với mẫu XK, qua bộ so sánh có: ΔX = X - XK. Tùy thuộc vào cách so sánh mà sẽ có các phương pháp sau: - So sánh cân bằng: * Quá trnh thực hiện: đại lượng c ần đo X và đại lượng t ỉ lệ với m ẫu X K = NK.XO ́ được so sánh với nhau sao cho ΔX = 0, từ đó suy ra X = XK = NK.XO + suy ra kết quả đo: AX = X/XO = NK. Trong quá trnh đo, XK phải thay đổi khi X thay đổi ́ để được kết quả so sánh là ΔX = 0 từ đó suy ra kết quả đo. * Độ chính xác: phụ thuộc vào độ chính xác của XK và độ nhạy của thiết bị chỉ thị cân bằng (độ chính xác khi nhận biết ΔX = 0). Ví dụ: cầu đo, điện thế kế cân bằng - So sánh không cân bằng: * Quá trnh thực hiện: đại lượng tỉ lệ với mẫu XK là không đổi và biết trước, qua b ộ so ́ sánh có được ΔX = X - XK, đo ΔX sẽ có được đại lượng đo X = Δ X + XK từ đó có kết quả đo: AX = X/XO = (ΔX + XK)/XO. * Độ chính xác: độ chính xác của phép đo chủ yếu do độ chính xác của X K quyết định, ngoài ra cn phụ thuộc vào độ chính xác của phép đo ΔX, giá trị của ΔX so với X (độ ̣ chính xác của phép đo càng cao khi ΔX càng nhỏ so với X). Phương pháp này thường được sử dụng để đo các đại lượng không điện, như đo ứng suất (dùng mạch cầu không cân bằng), đo nhiệt độ… - So sánh không đồng thời: * Quá trnh thực hiện: dựa trên việc so sánh các trạng thái đáp ứng của thi ết bị đo khi ́ chịu tác động tương ứng của đại lượng đo X và đại lượng tỉ lệ với m ẫu X K, khi hai trạng thái đáp ứng bằng nhau suy ra X = XK . Modull: Đo lường điện http://www.ebook.edu.vn 5
TRƯỜNG TCN DTNT AG Đầu tiên dưới tác động của X gây ra một trạng thái nào đo trong thi ết b ị đo, sau đó thay X bằng đại lượng mẫu X K thích hợp sao cho cũng gây ra đúng trạng thái như khi X tác động, từ đó suy ra X = X K. Như vậy rơ ràng là X K phải thay đổi khi X thay đổi. * Độ chính xác: phụ thuộc vào độ chính xác của X K. Phương pháp này chính xác v́ khi thay XK bằng X th́ mọi trạng thái của thiết bị đo vẫn gi ữ nguyên. Thường th ́ giá trị mẫu được đưa vào khắc độ trước, sau đó qua các vạch khắc mẫu để xác định giá trị của đại lượng đo X. Thiết bị đo theo phương pháp này là các thiết bị đánh giá trực tiếp như vônmét, ampemét chỉ thị kim. - So sánh đồng thời: * Quá trnh thực hiện: so sánh cùng lúc nhiều giá trị của đại lượng đo X và đại lượng ́ mẫu XK, căn cứ vào các giá trị bằng nhau suy ra giá trị của đại lượng đo. Ví dụ: xác định 1 inch bằng bao nhiêu mm: l ấy thước có chia đ ộ mm (m ẫu), thước kia theo inch (đại lượng c ần đo), đ ặt đi ểm 0 trùng nhau, đ ọc đ ược các đi ểm trùng nhau là: 127mm và 5 inch, 254mm và 10 inch, từ đó có được:1 inch = 127/5 = 254/10 = 25,4 mm Trong thực tế thường sử dụng phương pháp này để thử nghiệm các đặc tính của các cảm biến hay của thiết bị đo để đánh giá sai số của chúng. Từ các phương pháp đo trên có thể có các cách thực hiện phép đo là: - Đo trực tiếp : kết quả có chỉ sau một lần đo - Đo gián tiếp: kết quả có bằng phép suy ra từ một số phép đo trực tiếp - Đo hợp bộ: như gián tiếp nhưng phải giả một phương trnh hay một hệ phương trnh ́ ́ mới có kết quả - Đo thống kê: đo nhiều lần và lấy giá trị trung bnh mới có kết quả ́ 1.2. CÁC SAI SỐ VÀ TÍNH SAI SỐ. 1.2.1. Khái niệm về sai số. Ngoài sai số của dụng cụ đo, việc thực hiện quá trnh đo cũng gây ra nhiều sai số. ́ Nguyên nhân của những sai số này gồm: - Phương pháp đo được chọn. - Mức độ cẩn thận khi đo. Do vậy kết quả đo lường không đúng với giá trị chính xác của đại lượng đo mà có Modull: Đo lường điện http://www.ebook.edu.vn 6
TRƯỜNG TCN DTNT AG sai số, gọi là sai số của phép đo. Như vậy muốn có kết quả chính xác của phép đo th́ trước khi đo phải xem xét các điều kiện đo để chọn phương pháp đo phù hợp, sau khi đo cần phải gia công các kết quả thu được nhằm tm được kết quả chính xác. ́ 1.2.2. Các loại sai số. * Sai số tuyệt đối, sai số tương đối, sai số hệ thống. - Sai số của phép đo: là sai số giữa kết quả đo lường so với giá tr ị chính xác c ủa đ ại lượng đo. - Giá trị thực Xth của đại lượng đo: là giá trị của đại lượng đo xác định đ ược v ới m ột độ chính xác nào đó (thường nhờ các dụng cụ mẫu có cáp chính xác cao hơn dụng cụ đo được sử dụng trong phép đo đang xét). Giá trị chính xác (giá trị đúng) của đại lượng đo thường không bi ết tr ước, v ́ v ậy khi đánh giá sai số của phép đo thường sử dụng giá trị thực Xth của đại lượng đo. Như vậy ta chỉ có sự đánh giá gần đúng về kết quả c ủa phép đo. Vi ệc xác đ ịnh sai s ố của phép đo - tức là xác định độ tin tưởng của kết quả đo là một trong những nhiệm vụ cơ bản của đo lường học. Sai số của phép đo có thể phân loại theo cách thể hiện bằng số, theo nguồn gây ra sai số hoặc theo qui luật xuất hiện của sai số. Tiêu chí phân loại Theo cách thể hiện bằng số Theo nguồn gây ra sai số Theo qui luật xuất hiện của sai số Loại sai số - Sai số tuyệt đối. - Sai số tương đối. - Sai số phương pháp. - Sai số thiết bị. - Sai số chủ quan. - Sai số bên ngoài. - Sai số hệ thống. - Sai số ngẫu nhiên. Modull: Đo lường điện http://www.ebook.edu.vn 7
TRƯỜNG TCN DTNT AG Tiêu chí Theo cách thể hiện Theo nguồn gây ra Theo qui luật xuất phân loại bằng số sai số hiện của sai số Loại sai số - Sai số tuyệt đối - Sai số phương pháp - Sai số hệ thống. - Sai số tương đối - Sai số thiết bị. - Sai số ngẫu nhiên - Sai số chủ quan. - Sai số bên ngoài. Bảng 2.1. Phân loại sai số của phép đo. * Sai số tuyệt đối ΔX: là hiệu giữa đại lượng đo X và giá trị thực Xth : ΔX = X - Xth * Sai số tương đối γX : là tỉ số giữa sai số tuyệt đối và giá trị thực tính bằng X phần trăm: X  100 (%) ;  th  V́ X  X th nên có thể có:   X 100 (%) X  Sai số tương đối đặc trưng cho chất lượng của phép đo. Độ chính xác của phép đo ε : đại lượng nghịch đảo của sai số tương đối:  th 1  .   X X * Sai số hệ thống (systematic error): thành ph ần sai số của phép đo luôn không đổi hoặc thay đổi có qui luật khi đo nhiều lần một đại lượng đo. Qui luật thay đổi có thể là một phía (dương hay âm), có chu kỳ ho ặc theo m ột qui luật phức tạp nào đó. Ví dụ: sai số hệ thống không đổi có thể là: sai số do khắc độ thang đo (vạch khắc độ bị lệch…), sai số do hiệu chỉnh dụng cụ đo không chính xác (chỉnh đường tâm ngang sai trong dao động kư…)… Sai số hệ thống thay đổi có thể là sai số do sự dao động c ủa ngu ồn cung c ấp (pin yếu, ổn áp không tốt…), do ảnh hưởng của trường điện từ… Modull: Đo lường điện
http://www.ebook.edu.vn 8
TRƯỜNG TCN DTNT AG Hnh 2.1. Sai số hệ thống do khắc vạch là 1 độ - khi đọc cần hiệu chỉnh thêm 1 độ. ́ 1.2.3. Phương pháp tính sai số. Dựa vào số lớn các giá trị đo được có thể xác định qui luật thay đ ổi c ủa sai s ố ngẫu nhiên nhờ sử dụng các phương pháp toán học th ống kê và lư thuy ết xác su ất. Nhiệm vụ của việc tính toán sai số ngẫu nhiên là ch ỉ rơ gi ới h ạn thay đổi c ủa sai s ố của kết quả đo khi thực hiện phép đo nhiều lần, như vậy phép đo nào có k ết qu ả v ới sai số ngẫu nhiên vượt quá giới hạn sẽ bị loại bỏ. - Cơ sở toán học: việc tính toán sai s ố ngẫu nhiên dựa trên giả thi ết là sai s ố ngẫu nhiên của các phép đo các đại lượng vật lư thường tuân theo luật phân b ốchuẩn (lu ật phân bố Gauxơ-Gauss). Nếu sai số ngẫu nhiên vượt quá một giá trị nào đó th́ xác suất xuất hiện sẽ hầu như bằng không và v́ thế kết quả đo nào có sai số ngẫu nhiên như vậy sẽ bị loại bỏ. - Các bước tính sai số ngẫu nhiên: Xét n phép đo với các kết quả đo thu được là x 1, x2, ..., xn. *. Tính ước lượng ḱ vọng toán học mX của đại lượng đo:  X X  X n x m X X 1 2 n   i , n i 1 n chính là giá trị trung bnh đại số của n kết quả đo. ́ *. Tính độ lệch của kết quả mỗi lần đo so với giá trị trung bnh vi : ́  v  x  X i i vi (cn gọi là sai số dư). ̣ *. Tính khoảng giới hạn của sai số ngẫu nhiên: được tính trên cơ sở đường phân bố chuẩn:   1,  2  , thường chọn:  1,  2  với: n 2    v i 1 i , 1 2 n .( n  1 ) với xác suất xuất hiện sai số ngẫu nhiên ngoài khoảng này là 34%.
Modull: Đo lường điện http://www.ebook.edu.vn 9
TRƯỜNG TCN DTNT AG *. Xử lư kết quả đo: những kết quả đo nào có sai số dư vi nằm ngoài khoảng 1, 2  sẽ bị loại. 1.2.4. Các phương pháp hạn chế sai số Một trong những nhiệm vụ cơ bản của mỗi phép đo chính xác là phải phân tích các nguyên nhân có thể xuất hiện và loại trừ sai số hệ thống. Mặc dù việc phát hiện sai số hệ thống là phức tạp, nhưng nếu đă phát hiện th ́ việc loại trừ sai số h ệ th ống sẽ không khó khăn. * Việc loại trừ sai số hệ thống có thể tiến hành bằng cách: - Chuẩn bị tốt trước khi đo: phân tích l ư thuyết; kiểm tra dụng cụ đo tr ước khi s ử dụng; chuẩn bị trước khi đo; chỉnh "0" trước khi đo… - Quá trnh đo có phương pháp phù hợp: tiến hành nhiều phép đo bằng các ph ương ́ pháp khác nhau; sử dụng phương pháp thế… - Xử lư kết quả đo sau khi đo: sử dụng cách bù sai số ngược dấu (cho một lượng hi ệu chỉnh với dấu ngược lại); trong trường hợp sai số hệ thống không đổi th́ có thể loại được bằng cách đưa vào một lượng hiệu chỉnh hay m ột h ệ s ố hi ệu chỉnh: + Lượng hiệu chỉnh: là giá trị cùng loại với đại lượng đo đ ược đ ưa thêm vào k ết qu ả đo nhằm loại sai số hệ thống. + Hệ số hiệu chỉnh: là số được nhân với kết quả đo nhàm loại trừ sai số hệ thống. Trong thực tế không thể loại trừ hoàn toàn sai số hệ thống. Vi ệc giảm ảnh h ưởng sai số hệ thống có thể thực hiện bằng cách chuyển thành sai số ngẫu nhiên. * Xử lư kết quả đo. Như vậy sai số của phép đo gồm 2 thành phần: sai số h ệ thống θ - không đ ổi hoặc thay đổi có qui luật và sai số ngẫu nhiên Δ - thay đổi một cách ngẫu nhiên không có qui luật. Trong quá trnh đo hai loại sai số này xuất hiện đồng thời và sai số phép ́ đo ΔX được biểu diễn dưới dạng tổng của hai thành phần sai số đó: ΔX = θ + Δ. Đ ể nhận được các kết quả sai lệch ít nh ất so với giá trị th ực c ủa đại lượng đo c ần ph ải tiến hành đo nhiều lần và thực hiện gia công (xử lư) kết quả đo (các số liệu nhận được sau khi đo). Sau n lần đo sẽ có n kết quả đo x 1, x2, .., xn là số liệu chủ yếu để tiến hành gia công kết quả đo. * Loại trừ sai số hệ thống. Việc loại trừ sai số hệ thống sau khi đo được tiến hành bằng các phương pháp. - Sử dụng cách bù sai số ngược dấu Modull: Đo lường điện http://www.ebook.edu.vn 10
TRƯỜNG TCN DTNT AG - Đưa vào một lượng hiệu chỉnh hay một hệ số hiệu chỉnh Hnh 2.2. Lưu đồ thuật toán quá trnh gia công kết quả đo. ́ ́ Phần II. CÁC LOẠI CƠ CẤU ĐO THÔNG DỤNG 2.1. KHÁI NIỆM VỀ CƠ CẤU ĐO. Cơ cấu đo là thành phần cơ bản để tạo nên các dụng c ụ và thiết bị đo l ường ở dạng tương tự (analog) và hiện số Digitans. - Ở dạng tương tự (analog) là dụng cụ đo biến đổi thẳng: đại lượng cần đo X như điện áp, dng điện, tần số, góc pha… được biến đổi thành góc quay α của phần động(so với ̣ phần tĩnh), tức là biến đổi từ năng lượng điện từ thành năng lượng cơ học. Từ đó có biểu thức quan hệ: Modull: Đo lường điện http://www.ebook.edu.vn 11
TRƯỜNG TCN DTNT AG   (X ) với X là đại lượng điện. Các cơ cấu chỉ thị này thường dùng trong các dụng c ụ đo các đ ại l ượng: dng ̣ điện, điện áp, công suất, tần số, góc pha, điện trở…của mạch điện một chiều và xoay chiều tần số công nghiệp. - Hiện số (Digitans) là cơ cấu chỉ thị số ứng dụng các kỹ thuật điện tử và kỹ thuật máy tính để biến đổi và chỉ thị đại lượng đo. Có nhiều loại thiết bị hiện số khác nhau như: đèn sợi đốt, đèn điện tích, LED 7 thanh, màn hỡnh tinh thể lỏng LCD, màn hnh cảm ứng… ́ 2.2. CÁC LOẠI CƠ CẤU ĐO. 2.2.1. Cơ cấu đo từ điện.. * lôgômét từ điện (Permanent Magnet Moving Coil). a) Cấu tạo chung: gồm hai phần cơ bản: phần tĩnh và phần động: - Phần tĩnh: gồm: nam châm vĩnh cửu 1; mạch từ và c ực từ 3 và l ơi s ắt 6 hnh thành ́ mạch từ kín. Giữa cực từ 3 và lơi sắt 6 có có khe hở không khí đều gọi là khe h ở làm việc, ở giữa đặt khung quay chuyển động. - Phần động: gồm: khung dây quay 5 được quấn bắng dây đồng. Khung dây được gắn vào trục quay (hoặc dây căng, dây treo). Trên trục quay có hai ḷ xo c ản 7 mắc ngược nhau, kim chỉ thị 2 và thang đo 8. Hnh 2.1. Cơ cấu chỉ thị từ điện. ́ b) Nguyên lư làm việc chung: khi có dng điện chạy qua khung dây 5 (phần động), ̣ dưới tác động của từ trường nam châm vĩnh cửu 1 (phần tĩnh) sinh ra mômen quay Mq làm khung dây lệch khỏi vị trí ban đầu một góc α. Mômen quay đ ược tính theo bi ểu thức: dWe M q = B.S.W.I d với B: độ từ cảm của nam châm vĩnh cửu Modull: Đo lường điện http://www.ebook.edu.vn 12
TRƯỜNG TCN DTNT AG S: tiết diện khung dây W: số vng dây của khung dây ̣ Tại vị trí cân bằng, mômen quay bằng mômen cản: 1 M qM cB S WI  D   B SWI S II D Với một cơ cấu chỉ thị cụ thể do B, S, W, D là hằng số nên góc lệch α tỷ lệ bậc nhất với dng điện I chạy qua khung dây. ̣ c) Các đặc tính chung: từ biểu thức (5.1) suy ra cơ cấu chỉ thị từ điện có các đặc tính cơ bản sau: - Chỉ đo được dng điện một chiều. ̣ - Đặc tính của thang đo đều. 1 - Độ nhạy SI  B S W là hằng số D - Ưu điểm: độ chính xác cao; ảnh hưởng của từ trường ngoài không đáng kể (do t ừ trường là do nam châm vĩnh cửu sinh ra); công suất tiêu thụ nhỏ nên ảnh hưởng không đáng kể đến chế độ của mạch đo; độ cản dịu tốt; thang đo đều (do góc quay tuyến tính theo dng điện). ̣ - Nhược điểm: chế tạo phức tạp; chịu quá tải kém (do cuộn dây của khung quay nhỏ); độ chính xác của phép đo bị ảnh hưởng lớn bởi nhiệt độ, chỉ đo dng một chiều. ̣ - Ứng dụng: cơ cấu chỉ thị từ điện dùng để ch ế tạo ampemét vônmét, ômmét nhi ều thang đo và có dải đo rộng; độ chính xác cao (cấp 0,1 ÷ 0,5). + Chế tạo các loại ampemét, vônmét, ômmét nhiều thang đo, dải đo rộng. + Chế tạo các loại điện kế có độ nhạy cao có thể đo được: dng đến 10-12A, áp ̣ đến 10 - 4V, đo điện lượng, phát hiện sự lệch điểm không trong mạch cần đo hay trong điện thế kế. + Sử dụng trong các mạch dao động kư ánh sáng để quan sát và ghi l ại các giá trị tức thời của dng áp, công suất tần số có thể đến 15kHz; được sử dụng để chế tạo các ̣ đầu rung. + Làm chỉ thị trong các mạch đo các đại lượng không điện khác nhau. + Chế tạo các dụng cụ đo điện tử tương tự: vônmét điện tử, tần số kế điện tử, pha kế điện tử… + Dùng với các bộ biến đổi khác như chỉnh lưu, cảm biến cặp nhiệt để có thể đo được dng, áp xoay chiều. ̣ Modull: Đo lường điện http://www.ebook.edu.vn 13
TRƯỜNG TCN DTNT AG d) Lôgômét từ điện: là lo ại c ơ cấu ch ỉ th ị đ ể đo t ỉ s ố hai dng đi ện, ho ạt đ ộng theo ̣ nguyên lư giống cơ cấu chỉ thị điện từ, chỉ khác là không có ḷ xo cản mà thay bằng một khung dây thứ hai tạo ra mômen có hướng chống lại mômen quay của khung dây thứ nhất. Nguyên lư làm việc: trong khe hở của từ trường của nam châm vĩnh cửu đặt phần động gồm hai khung quay đặt lệch nhau góc δ (300 ÷ 900). Hai khung dây gắn vào m ột tr ục chung. Dng điện I1 và I2 đưa vào các khung dây bằng các dây dẫn không mômen. ̣ Hnh 2.2. Lôgômét từ điện ́ d 1 ̣ - Dng I1 sinh ra mômen quay Mq: M q  I1. d - Dng I2 sinh ra mômen cản Mc: ̣ d 2 M  I 2. d với Ф1, Ф2: từ thông của nam châm móc vng qua các khung dây, thay đổi theo α. ̣ Dấu của Mq và Mc ngược nhau. Các giá trị cực đại của các mômen lệch nhau góc δ. Ở trạng thái cân bằng có: d2 d d I d f ( ) M q  M c  I 1. 1 2 1 1 = I 2.     f ( ) d d I 2 d 1 f ( ) 2 d với f1(α), f2(α) là các đại lượng xác định tốc độ thay đổi của từ thông móc vng. ̣ I1 Từ biểu thức trên có:   F ( ) I2 Đặc tính cơ bản: góc lệch α tỉ lệ với tỉ số của hai dng điện đi qua các khung dây. ̣ Ứng dụng: lôgômét từ điện được ứng dụng để đo điện trở, tần số và các đại lượng không điện. Modull: Đo lường điện http://www.ebook.edu.vn 14
TRƯỜNG TCN DTNT AG 2.2.2. Cơ cấu đo điện từ. * lôgômét điện từ. a) Cấu tạo chung: gồm hai phần cơ bản: phần tĩnh và phần động: - Phần tĩnh: là cuộn dây 1 bên trong có khe hở không khí (khe hở làm việc). - Phần động: là lơi thép 2 được gắn lên trục quay 5, l ơi thép có th ể quay t ự do trong khe làm việc của cuộn dây. Trên trục quay có gắn: bộ phận cản dịu không khí 4, kim chỉ 6, đối trọng 7. Ngoài ra cn có ḷ xo cản 3, bảng khắc độ 8. ̣ Hnh 2.3. Cấu tạo chung của cơ cấu chỉ thị điện từ. ́ b) Nguyên lư làm việc: dng điện I ch ạy vào cuộn dây 1 (phần tĩnh) t ạo thành m ột ̣ nam châm điện hút lơi thép 2 (phần động) vào khe hở không khí với mômen quay: 2 dW e LI Mq  , với We  d 2 với L là điện cảm của cuộn dây, suy ra:  1 2 dL Mq I 2 d Tại vị trí cân bằng có: 1 dL 2 M  M   I q c 2Dd là phương trnh thể hiện đặc tính của cơ cấu chỉ thị điện từ. ́ c) Các đặc tính chung: - Góc quay α tỉ lệ với bnh phương của dng điện, tức là không phụ thuộc vào chi ều của ́ ̣ dng điện nên có thể đo trong cả mạch xoay chiều hoặc một chiều. ̣ - Thang đo không đều, có đặc tính ph ụ thu ộc vào t ỉ s ố dL/dαlà m ột đ ại l ượng phi tuyến. - Cản dịu thường bằng không khí hoặc cảm ứng. - Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, tin cậy, chịu được quá tải lớn. - Nhược điểm: độ chính xác không cao nhất là khi đo ở mạch một chiều sẽ bị sai
Modull: Đo lường điện http://www.ebook.edu.vn 15
TRƯỜNG TCN DTNT AG số (do hiện tượng từ trễ, từ dư…); độ nhạy thấp; bị ảnh hưởng của từ trường ngoài (do từ trường của cơ cấu yếu khi dng nhỏ). ̣ d) Ứng dụng: thường được sử dụng đẻ chế tạo các loại ampemét, vônmét trong mạch xoay chiều tần số công nghiệp với độ chính xác cấp 1÷2. Ít dùng trong các mạch có tần số cao. 2.2.3. Cơ cấu đo điện động. * lôgômét điện động. a) Cấu tạo chung: như hnh 2.4: gồm hai phần cơ bản: phần tĩnh và phần động: ́ - Phần tĩnh: gồm: cuộn dây 1 (được chia thành hai ph ần n ối ti ếp nhau) để t ạo ra t ừ trường khi có dng điện chạy qua. Trục quay chui qua khe hở giữa hai phần cuộn dây ̣ tĩnh. - Phần động: gồm một khung dây 2 đặt trong lng cu ộn dây tĩnh. Khung dây 2 đ ược ̣ gắn với trục quay, trên trục có ḷ xo cản, bộ phận cản dịu và kim chỉ thị. Cả phần động và phần tĩnh được bọc kín bằng màn chắn để ngăn ch ặn ảnh h ưởng của từ trường ngoài. b) Nguyên lư làm việc chung: khi có dng đi ện I1 ch ạy vào cuộn dây 1 (ph ần tĩnh) ̣ làm xuất hiện từ trường trong lng cuộn dây. Từ trường này tác động lên dng điện I 2 ̣ ̣ chạy trong khung dây 2 (phần động) tạo nên mômen quay làm khung dây 2 quay một góc α. dW e Mômen quay được tính: Mq  d với: We là năng điện điện từ trường. Có hai trường hợp xảy ra: 1 dM 12 - I1, I2 là dng điện một chiều: ̣  I 1I 2 D d với: M12 là hỗ cảm giữa cuộn dây tĩnh và động. 1 dM 12 - I1 và I2 là dng điện xoay chiều:  ̣  I 1 I2 cos  D d với: ψ là góc lệch pha giữa I1 và I2. Hnh 2.4. Cấu tạo của cơ cấu chỉ thị điện động ́
Modull: Đo lường điện http://www.ebook.edu.vn 16

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.